ESTRÉS TÉRMICO EN RUMIANTES DE

ORIENTACIÓN LECHERA

RTA2009-00098-00

RTA2011-00108-C02

EQUIPO INVESTIGADOR

Coordinadores Magdalena Serrano (INIA)

María Jesús Carabaño (INIA)/Juan Manuel Serradilla (UCO)

Investigadores Participantes Jorge H. Calvo (CITA)

Juan José Jurado (INIA)

Judit Salces (Becario predoctoral, INIA)

María Dolores Pérez-Guzmán y Manuel Ramón (CERSYRA Valdepeñas)

Clara Díaz y Magdalena Serrano (INIA)

María Ángeles Pérez (UCM)

Antonio Molina (UCO)

Personal de apoyo Carmen González (INIA)

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Título: Estudio de los polimorfismos del gen HSP90AA1 en

relación a la adaptación de distintas razas ovinas a las

condiciones climáticas donde se desarrollan, y su efecto sobre

caracteres productivos y reproductivos

RTA2009-00098-00-00 Objetivos del proyecto

Caracterización de los SNPs de las posiciones -660, -528, -524 y -522 de la

región 5’ flanqueante del gen HSP90AA1 ovino en animales de razas

pertenecientes a distintas áreas climáticas y geográficas de Europa, Asia y

África y en especies salvajes antecesoras de los ovinos actuales (Muflón, Argal y

Urial).

Estudiar la posible asociación de los distintos genotipos con parámetros

climáticos (amplitud térmica, temperatura media anual, humedad relativa, horas

de insolación anuales, etc) y geográficos (latitud, longitud, altitud, etc).

Determinar las diferencias de expresión del gen HSP90AA1 en machos de raza

ovina Manchega con genotipos alternativos para los SNPs estudiados en

distintas condiciones climáticas del año.

Analizar la posible asociación entre las diferencias de expresión de los distintos

genotipos analizados en el objetivo 3, con caracteres de producción lechera

(cantidad y calidad de la leche en el día del control) y de producción, calidad y

fragmentación del ADN espermático en momentos del año con distintas

condiciones climáticas.

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Datos

Secuencias del promotor del gen HSP90AA1 en 30 animales pertenecientes

a 34 razas ovinas europeas, asiáticas y africanas y parámetros climáticos

de todas las aéreas donde dichas razas se desarrollan

Datos de expresión génica de 4 colectas de sangre bajo distintas

circunstancias ambientales de 120 machos de raza Manchega. Genotipado

de los 11 polimorfismos del promotor del gen HSP90AA1 en los 120 machos

en estudio.

Datos de 8 medidas de fragmentación de ADN espermático de 60 machos

de raza ovina Manchega con genotipos alternativos para la transversión

G/C-660 del promotor del gen HSP90AA1 tomadas bajo distintas

circunstancias ambientales a lo largo del año.

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Métodos/Técnicas empleadas

Análisis de componentes principales, distancias genéticas y asociación de

variables climáticas con las frecuencias genotípicas de los SNPs del

promotor de la HSP90AA1 en las distintas razas estudiadas.

Técnicas de q-PCR para determinar la tasa de expresión génica. Modelos

mixtos para determinar la asociación de los distintos genotipos de los SNPs

del promotor de la HSP90AA1 con las medidas de expresión del gen.

Medida de fragmentación del ADN espermático mediante Sperm Chromatin

Structure Assay (SCSA) con citometría de flujo. Modelos mixtos y “Ridge

regression” para determinar el momento del tiempo y variables térmicas que

más inciden sobre la fragmentación del ADN espermático y la asociación del

genotipo del SNP G/C-660 con dicha medida de fragmentación.

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Resultados: Fragmentación ADN espermático

LA TEMPERATURA DE LOS

DÍAS 46 A 48 PREVIOS A

LA RECOGIDA DEL SEMEN

( MOMENTO QUE

COINCIDE CON LA

ESPERMATOGÉNESIS) ES

LA QUE PRESENTA UN

EFECTO MÁS

SIGNIFICATIVO SOBRE

LOS NIVELES DE

FRAGMENTACIÓN (DFI)

Resultados: Fragmentación ADN espermático

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18

20

21

23

24

26

27

8 11 14 17 20 23 26 29 32 35 38

Esti

ma

do

r d

fi

Tº maxima día 46-48 dias antes de la colecta

18

20

21

23

24

26

27

8 11 14 17 20 23 26 29 32 35 38

Esti

ma

do

r d

fi

Tº maxima día de la colecta

• un incremento de un 1ºC supondría un aumento del 0.27% del DFI

• un aumento de 15ºC (aumento que puede observarse de la primavera a la

estación calurosa) supondría, para el genotipo GG, un aumento de 0.75

puntos en el DFI (aproximadamente un 4,42 % del valor medio del DFI)

• un aumento de 25ºC (aumento que puede observarse de la primavera a pleno

verano en JCCM) supondría, para el genotipo GG, un aumento de 1.25

puntos en el DFI (aproximadamente un 7.35 % del valor medio del DFI)

RTA2009-00098-00-00

Resultados: Diferencias de expresión del gen HSP90AA1 según

genotipos y condiciones ambientales

1,20 1,22 1,11 1,41

1,0

1,4

1,8

2,2

2,6

3,0

3,4

3,8

4,2

4,6

5,0

5,4

FC

G/C-660

August

control ****p<0.0001; ***p<0.001; *p<0.05

*** *** **** *

1,27 1,24 1,59 1,56 1,41 1,28 1,24

1,0

1,4

1,8

2,2

2,6

3,0

3,4

3,8

4,2

4,6

5,0

5,4

FC

G/C-660-A/G-522

August ****p<0.0001

**** ****

**** **** **** **** ****

control

RTA2009-00098-00-00

3,0

1

3,0

0

2,9

9

2,9

1

2,8

7

2,7

4

2,5

8

2,2

9

1,3

1

1,2

7 1,6

0

1.5

8

1,5

4

1,3

0

1,2

3

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

3,2

3,4

3,6

3,8

4,0

4,2

4,4

4,6

4,8

5,0

5,2

5,4

FC

****p<0.0001; ***p<0.001; control

august

****

**** **** ****

**** ****

**** ****

****

****

***

***

***

***

***

G/C-660-A/C-601-A/G-522-A/G-444

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Resultados: Diferencias de expresión del gen HSP90AA1 según genotipos y

condiciones ambientales

El genotipo CC-660-AG-444 estaría ligado a una sobre expresión del gen

HSP90AA1 bajo condiciones de heat stress

El genotipo CG-660-AG-522 estaría ligado a una mayor expresión basal del gen

HSP90AA1 (condiciones control)

RTA2011-00108

Título: Tolerancia al estrés térmico, modelos de normas de

reacción, estudios de asociación con genoma completo en

rumiantes de aptitud lechera

Raza ovina Manchega

Razas caprina Florida y Malagueña

Raza bovina Frisona

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Objetivos del proyecto

Obtener medidas del componente genético del grado

de respuesta individual al estrés por calor (EC) en

caracteres de interés económico ligados a la

producción lechera y a la reproducción.

Determinar regiones genómicas asociadas a la

susceptibilidad o tolerancia al EC e identificar genes

candidatos posicionales y funcionales mediante el uso

de estudios de asociación de genoma completo.

RTA2011-00108

Datos- Estudios genética cuantitativa

Manchega: 1.503.329 controles lecheros tomados en un

total de 138.890 ovejas pertenecientes a 162 rebaños

Florida: 219.336 controles lecheros tomados en 20

rebaños

Malagueña: 310.488 controles lecheros tomados en 17

rebaños

Frisón: 4.113.738 controles lecheros tomados en un total

de 180.987 vacas de 531 rebaños de Castilla la Mancha y

Andalucía

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Datos- Meteorología

Series históricas de datos de temperatura y humedad

relativa recogidos en las estaciones meteorológicas de CLM

y AND. Cedidos por la AEMET.

Se están usando:

Tmedia diaria, Tmáxima diaria e índices de Temperatura-

humedad (THI)

RTA2011-00108

Datos – Estudios asociación en genoma

completo (GWAS)

Genotipos de marcadores SNP en las plataformas

de 50k de Illumina

Ovino y caprino: 400 animales en cada especie

Bovino: 1500 animales

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Modelos - NORMA DE REACCIÓN

RTA2011-00108

Modelos – POLINOMIOS – DATOS OVINO

RTA2011-00108

RESULTADOS

Pocas diferencias (DIC) entre modelos que ajustan distintas variables de temperatura y THI

Umbrales de tolerancia

El modelo umbral/pendiente estima menos caída en producción para la temperatura del umbral que los polinomios a la misma temperatura

Los polinomios cúbicos dan más caída que los cuadráticos para la misma temperatura

Para la misma temperatura, la grasa cae más que la proteína (menos para THIave)

Las pendientes para los polinomios oscilan entre -6 g/ºC para 28ºC de Tave y los -11 g/ud para 28 ud de THImax

Variable clima Umbral tolerancia Maximo

Tmedia 28-29 ºC 18-22 ºC

Tmax 30 ºC 25-27 ºC

THImedio No estimable 16-18

THImax 28-29 20-22

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SIGUIENTES PASOS:

Ajuste polinómico de curvas para cada individuo

con componente genético y ambiental Criterios

de selección para resistencia al calor

Estudios GWAS

¿Selección genómica?

Genes candidatos para control de estrés por calor

GRACIAS POR SU ATENCIÓN